الخلايا الكهروضوئية

​

^مقدمة:

كلمة كهروضوئية أو (Photovoltaic) تتألف من جزئين، الأول Photo وهي كلمة ذات أصل يوناني تعني ضوء، والثانية من كلمة volt وهي من اسم العالم الإيطالي أليساندرو فولت مخترع البطارية الكيميائية، وتستخدم كواحدة الجهد الكهربائي، ومعاً تعبر عن تقنية توليد الجهد الضوئي من الطاقة الضوئية باستخدام أجهزة معينة تسمى خلايا كهروضوئية.^

**الخلايا الكهروضوئية:**

& البنية الأساسية للتقنيات الكهروضوئية هي الخلية الكهروضوئية، وتستخدم مواد نصف ناقلة مختلفة لصناعتها لكن السيليكون هي المادة الأكثر شيوعاً بينها وتوجد بشكل أساسي في الرمال، ويرجع السبب في انتشارها إلى رخص سعرها نسبياً ولأنها منتشرة بشكل كبير.

تعتمد كمية الكهرباء المنتجة من الخلية على حجمها وعلى كفاءة تحويلها للطاقة، وبشكل أساسي على كمية الضوء الساقطة عليها، وتعرف كفاءة التحويل بشكل عام بأنها النسبة بين خرج الطاقة ودخلها، وللخلية تكون الكفاءة هي كمية الطاقة الكهربائية من الخلية، إلى الطاقة الضوئية الساقطة على نفس الخلية، وتنتج الخلية النموذجية حوالي 0.5 فولت من الكهرباء، لذلك يتم ربط أكثر من خلية معاً لإنتاج جهد كافي للتطبيق المطلوب، وتسمى أيضاً خلايا كهروشمسية أو للاختصار خلايا شمسية Solar Cells. &

**مبدأ عمل الخلية الكهروضوئية:**

& تتكون الخلية الشمسية من طبقتين من مادة شبه موصلة إحداهما موجبة نوع P، بينما الأخرى سالبة نوع N، وتستخدم غالباً مادة السيليكون كمادة نصف ناقلة في صناعة الخلايا، حيث تصنع الطبقة N من مادة السيليكون البلوري تحوي نسبة خفيفة من شوائب الفوسفور (Phosphor) تزيد من كمية الالكترونات الحرة في هذه الطبقة لذلك تسمى الطبقة السالبة،  أما الطبقة P تصنع أيضاً من السيليكون البلوري ولكن يستخدم فيها نسبة خفيفة من شوائب البورون (Boron) تجعل المادة ذات عجز بالنسبة للإلكترونات الحرة، وتدعى الإلكترونات المفقودة هنا ثقوباً (Holes).

ويبين الشكل طبقة سيليكون مع شوائب فوسفور على اليسار، طبقة سيليكون مع شوائب بورون على اليمين، ويكفي أن تكون هناك ذرة شائبة واحدة لكل مليون ذرة نقية لكي تعطي كمية الالكترونات والثقوب المطلوبة.

الشكل 1: بنية السيليكون المشوبة بالفوسفور على اليسار والبورون على اليمين 

​